大連市主干路臭氧特征及與常規(guī)污染物關(guān)系

鄭 冬，馮詩婧

(遼寧省大連生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116021)

1 引言

隨著顆粒物治理效果提升，臭氧作為近地面大氣主要污染物之一，其受關(guān)注程度逐年凸顯，相關(guān)研究也日益增多[1～4]。近地面臭氧生成機理較為復(fù)雜，是由氮氧化物和揮發(fā)性有機物在太陽輻射下經(jīng)過一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)而生成的二次污染物[5～7]。相關(guān)研究表明，機動車尾氣排放的氮氧化物和揮發(fā)性有機物等多項污染物均對近地面臭氧生成有一定影響[8～12]。

根據(jù)大連市公布的《大連道路交通安全形勢研判報告白皮書》數(shù)據(jù)顯示，截至2016年底，全市機動車保有量1519516輛。其中私人機動車保有量1312636輛。因此，研究城市主干路附近臭氧濃度特征，分析機動車行駛產(chǎn)生的污染物與臭氧濃度關(guān)系十分有必要，有助于掌握城市主干路臭氧濃度變化規(guī)律，對科學(xué)制定大氣污染防治對策具有積極意義。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

文章采用大連市2019年10個國控空氣質(zhì)量監(jiān)測站以及4個市控交通污染監(jiān)控點監(jiān)測數(shù)據(jù)。10個國控點位分別分布在甘井子、周水子、星海三站、青泥洼橋、傅家莊、七賢嶺、旅順、金州、開發(fā)區(qū)和雙D港。4個市控點位分別分布在疏港路、西南路、中山路、東快路。14個點位均為自動監(jiān)測站，每個點位都對二氧化硫、二氧化氮、臭氧、一氧化碳、可吸入顆粒物和細顆粒物等6項污染物進行24小時連續(xù)自動監(jiān)測。

2.2 分析方法

按照《環(huán)境空氣質(zhì)量評價技術(shù)規(guī)范(試行)》(HJ 663-2013)要求，臭氧的日均值為臭氧的8小時滑動平均的最大值，臭氧的月均值、季節(jié)均值為臭氧日最大8小時平均第90百分位數(shù)。取10個國控點位各項污染物的算術(shù)平均值代表大連市市區(qū)污染物濃度，取4個市控點位各項污染物的算術(shù)平均值達標大連市主干路污染物濃度。

按照《環(huán)境空氣質(zhì)量標準》(GB3095-2012)要求，臭氧日均值、月均值、季節(jié)均值等二級標準為160 μg/m3，超出二級標準即為臭氧污染超標。

3 結(jié)果與分析

3.1 季節(jié)濃度變化特征

2019年市區(qū)臭氧濃度在春季和夏季超出二級標準(詳見圖1)，秋冬兩季符合二級標準，春季濃度最高，冬季最低。主干路臭氧濃度四個季節(jié)均符合二級標準，夏季濃度最高，春秋兩季差別不大，冬季最低。主干路臭氧濃度四個季節(jié)均低于市區(qū)。

3.2 月份濃度變化特征

如圖2所示，2019年市區(qū)臭氧濃度在4～9月份超出二級標準，7月濃度最高，1月最低。主干路臭氧濃度各月均符合二級標準，4月濃度最高，1月最低。主干路臭氧月濃度變化趨勢與市區(qū)基本一致，且各月濃度均低于市區(qū)。

圖2 2019年大連市主干路與市區(qū)臭氧月份濃度

3.3 日濃度變化特征

2019年大連市主干路與市區(qū)臭氧日均值變化情況如圖3所示。市區(qū)臭氧日均值在4～9月共超標29 d，主干路臭氧日均值均無超標現(xiàn)象，且均低于市區(qū)。主干路和市區(qū)臭氧日均值變化趨勢與二者的月均濃度變化趨勢一致。

圖3 2019年大連市主干路與市區(qū)臭氧日濃度

3.4 小時濃度變化特征

大連市主干路臭氧小時濃度變化趨勢與市區(qū)一致，且均低于市區(qū)。二者均為單峰型分布，14～15時濃度最高，7時濃度最低，詳見圖4。

由于大連市屬于揮發(fā)性有機物控制區(qū)[13]，因此在一定濃度范圍內(nèi)，臭氧濃度會隨著氮氧化物濃度的升高而降低。由于城市主干路機動車尾氣排放大量的氮氧化物，因此，在各時間尺度下主干路的臭氧濃度均小于市區(qū)[14]。

圖4 2019年大連市主干路與市區(qū)臭氧小時濃度

3.5 主干路臭氧與各污染物物濃度關(guān)系

2019年大連市主干路臭氧與二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、可吸入顆粒物和細顆粒物等5項污染物小時濃度關(guān)系如圖5所示。各項污染物與臭氧小時濃度變化趨勢相反，呈現(xiàn)不同程度的負相關(guān)性，在臭氧小時濃度最低值附近均出現(xiàn)不同程度的較高值，在臭氧小時濃度最高值附近出現(xiàn)不同程度的較低值。細顆粒物和一氧化碳與臭氧小時濃度相關(guān)系數(shù)較高，分別為-0.80和-0.69，二氧化氮和可吸入顆粒物與臭氧小時濃度相關(guān)系數(shù)較低，分別為-0.26和-0.20，二氧化硫與臭氧小時濃度相關(guān)系數(shù)最低，為-0.003。

圖5 主干路臭氧與各污染物小時濃度關(guān)系

4 結(jié)論

(1)大連市主干路臭氧季節(jié)濃度、月份濃度、日均濃度以及小時濃度變化趨勢與市區(qū)均一致。在各時間尺度下，主干路臭氧濃度均符合二級標準，且均小于市區(qū)。說明主干路附近的臭氧濃度變化規(guī)律與市區(qū)一致，動車尾氣排放的污染物并未改變臭氧濃度變化趨勢，只是在一定程度上降低了臭氧濃度。

(2)大連市主干路臭氧濃度與一氧化碳和細顆粒物的負相關(guān)性較好，與二氧化氮和可吸入顆粒物的相關(guān)性較小，與二氧化硫相關(guān)性最低。由于機動車燃油嚴格限制了含硫量，因此機動車尾氣排放二氧化硫濃度較低，二氧化硫與臭氧的相關(guān)性也較低。二氧化氮與臭氧相關(guān)性較低是因為大連市處于揮發(fā)性有機物控制區(qū)，臭氧對氮氧化物濃度變化的敏感性并不高?？晌腩w粒物與臭氧相關(guān)性較低是由于沙塵天氣導(dǎo)致可吸入顆粒物短時濃度劇增引起的。